Nová technológia umožňuje detailné sledovanie aktivity živého mozgu bez otvárania lebky pacienta

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Vedci vyvinuli syntetické proteíny prenášajúce dáta z mozgu do krvi.

• Nová metóda dokáže presne monitorovať aktivitu stoviek jednotlivých nervových buniek.

• Technológia bola úspešne otestovaná na primátoch pred testami na ľuďoch.

Sledovanie detailnej aktivity živého mozgu v čase doteraz nevyhnutne vyžadovalo mimoriadne invazívne a nebezpečné chirurgické zákroky alebo drahé prístroje s nízkym rozlíšením. Zásadný historický prielom v tejto oblasti priniesla technológia, ktorá teraz umožňuje presné monitorovanie génovej expresie priamo prostredníctvom bežného rutinného odberu krvi.

Systém inovatívne využíva špeciálne syntetické proteíny, ktoré dokážu bezpečne prechádzať cez prísne chránenú hematoencefalickú bariéru priamo do voľného krvného riečišťa pacienta. Táto hrubá hematoencefalická bariéra je v tele tvorená tesne usporiadanými endotelovými bunkami, ktoré blokujú prienik akýchkoľvek veľkých molekúl do citlivého mozgového tkaniva.

Úspešné prekonanie tejto biologickej steny oboma smermi predstavovalo po dlhé desaťročia jeden z najťažších problémov modernej farmakológie a vývoja pokročilých liekov. Objav procesu známeho ako reverzná transcytóza v podstate odomyká bezpečnú prístupovú cestu z mozgu von bez toho, aby sa narušila dôležitá nepriepustnosť ochrannej vrstvy.

Tieto modifikované upravené bielkoviny aktívne fungujú ako mikroskopickí inteligentní posli nesúci presné dáta o tom, ktoré gény sa v mozgu aktuálne aktivujú. Vďaka svojej jedinečnej pevnej konštrukcii stabilne zotrvávajú v krvnom obehu niekoľko hodín, čo poskytuje dostatočne dlhé časové okno na spoľahlivú laboratórnu analýzu.

Zdroj foto: Neuroscience News

Výskumníci v minulosti doteraz dokázali monitorovať túto molekulárnu aktivitu len po smrti organizmu alebo pomocou veľmi hrubých snímok z magnetickej rezonancie. Nová diagnostická technológia však vede ponúka neporovnateľne vyššiu úroveň presnosti, keďže dokáže bezpečne detegovať zmeny už na úrovni stoviek izolovaných nervových buniek.

Metóda bola vo svojich začiatkoch pôvodne vyvinutá a následne úspešne otestovaná na myšiach, pričom inžinieri šikovne vychádzali z chýb pri vývoji predchádzajúcich protilátkových terapií. Pôvodné testované protilátky z mozgu príliš rýchlo unikali, čo vedci dôvtipne využili na vytvorenie signálneho mechanizmu na riadený únik potrebných informácií von.

Súčasný najnovší laboratórny úspech spočíva v prenose tohto princípu z myší na makaky rézus, čo predstavuje absolútne kritický a nevyhnutný krok pred testovaním na ľuďoch. Jednoduchá génová výmena myšej verzie výstupného proteínu za verziu špecifickú pre primáty technicky stačila na to, aby systém v opici plne fungoval.

Tento hladký a úspešný prechod medzi biologickými druhmi potvrdzuje univerzálnosť a obrovský klinický potenciál tejto neinvazívnej monitorovacej diagnostickej platformy v modernej medicíne. Obrovskou vedeckou výhodou je schopnosť precízne sledovať dlhodobé chronické zmeny v mozgu u jedného a toho istého jedinca počas dlhých nasledujúcich mesiacov.

Namiesto izolovaných statických snímok získavajú výskumníci vďaka pravidelným bezbolestným odberom krvi ucelený chronologický film o progrese aktuálne sledovaného neurologického ochorenia. Tento dlhodobý dynamický pohľad je absolútne nevyhnutný na pochopenie veľmi zložitých stavov, akými sú rôzne formy psychických závislostí alebo smrteľná degeneratívna Huntingtonova choroba.

Technológia je svojou povahou plne prispôsobiteľná a lekárom dokáže z jednej odobranej vzorky analyzovať veľké množstvo rôznych signálov z rôznych oblastí mozgu naraz. Pomocou moderných biochemických prístrojových postupov, ako je hmotnostná spektrometria, je možné hromadne a paralelne sledovať expresiu desiatok odlišných génov súčasne.

Definitívne odstránenie nutnosti komplikovaného a nákladného nemocničného skenovania mozgu výrazne znižuje finančné náklady a šetrí čas pri kritickom medicínskom farmaceutickom výskume. Hmotnostná spektrometria po odbere umožňuje laboratóriám roztriediť a rozlíšiť tieto uniknuté molekuly na základe ich presnej atómovej hmotnosti a špecifického náboja v magnetickom poli.

Týmto spôsobom môžu výskumníci detailne čítať molekulárne správy priamo z najhlbších a najzložitejších neurálnych okruhov bez toho, aby museli narušiť lebku samotného pacienta. Ošetrujúci lekári budú konečne môcť presne určiť okamih, kedy konkrétny gén spustí svoj škodlivý proces, a zasiahnuť skôr, než nastane trvalé mozgové poškodenie.  

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Umožňuje to lekárom sledovať vývoj degeneratívnych ochorení mozgu neinvazívne a s presnosťou, ktorá bola doteraz nemožná.

Zdroj: neurosciencenews.com foto: depositphotos.com

Zobrazit Galériu